三金潭車輛段出入段線節(jié)能設(shè)計

高 華

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司， 湖北武漢 430063)

三金潭車輛段出入段線節(jié)能設(shè)計

高 華

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司， 湖北武漢 430063)

三金潭車輛段出入段線長約2.7 km，解決好其出入段線的節(jié)能設(shè)計有利于節(jié)能坡科研技術(shù)的推廣應(yīng)用，為以后長線路出入段線的節(jié)能設(shè)計提供經(jīng)驗借鑒。三金潭出入段線的節(jié)能設(shè)計，實現(xiàn)牽引耗電節(jié)約30%，大大節(jié)約了出入段線的運(yùn)營成本，滿足了我國城市軌道交通的節(jié)能環(huán)保需求。

車輛段 出入線 節(jié)能設(shè)計 軌道交通

1 項目概況

三金潭車輛段與綜合基地由武漢市軌道交通3號線終點站市民之家站后接軌，車輛段出入線由正線終點引出后下穿張公堤、銀潭路、金銀潭大道、武漢德利彩印有限責(zé)任公司廠房后，接入地面車輛段，出入段線長約2.7 km(如圖1所示)。

圖1 三金潭車輛段出入段線接軌示意

2 節(jié)能坡設(shè)計基本原理

最大限度利用重力對列車進(jìn)行牽引或制動，在出站時利用重力進(jìn)行加速，進(jìn)站時利用重力進(jìn)行減速，以達(dá)到減少列車牽引能耗的效果。

3 出入線牽引耗電現(xiàn)狀調(diào)查

國內(nèi)部分城市軌道交通車輛段出入段線在相同旅行速度下的牽引耗電指標(biāo)如表1所示。

三金潭車輛段出入段線由于線路長度偏長，且不符合正線節(jié)能坡設(shè)計條件，不能直接引用正線節(jié)能坡設(shè)計科研成果。如果僅按常規(guī)設(shè)計，比國內(nèi)軌道交通車輛段出入段線牽引耗電平均水平偏高30%。

表1 部分軌道交通車輛段出入段線牽引耗電

4 建立模型

為了實現(xiàn)對三金潭車輛段出入段線的節(jié)能設(shè)計，于出入段線恰當(dāng)位置假定節(jié)能坡終點，使節(jié)能坡終點與接軌站等高，滿足節(jié)能設(shè)計的條件。設(shè)計模型如圖2所示。

圖2 三金潭車輛段出入段線節(jié)能設(shè)計模型

4.1 參數(shù)選定

設(shè)計中選定武漢軌道交通1號線的動車組為列車計算實例，以列車自重為計算重量，取0～30‰的整數(shù)坡度值進(jìn)行研究，采用10的整數(shù)倍進(jìn)行坡段長度設(shè)計。利用 “城市軌道交通列車運(yùn)行模擬系統(tǒng)”仿真軟件進(jìn)行節(jié)能校核計算。

4.2 節(jié)能坡坡度值的選取

(1)勻速坡坡率值的選取

列車勻速行駛的受力分析如圖3所示。

圖3 列車勻速行駛受力示意

當(dāng)Gsinθ=Rt時，牽引耗電最省。

列車在不同最高旅行速度下對應(yīng)的勻速坡度值如表2所示。

表2 不同速度對應(yīng)的勻速坡度值

通過對列車在不同旅行速度下勻速坡坡率的分析，最后選定5‰為節(jié)能坡的勻速坡坡率值。

(2)加速坡坡率值的選擇

列車在各加速坡率值下牽引耗電如圖4所示。

圖4 列車在各加速坡率行駛時牽引耗電

由圖4可知，當(dāng)加速坡坡率值為25‰時，列車牽引耗電指標(biāo)最小。

經(jīng)常以上對比分析，最后選定5‰為出入段線勻速坡坡率值，選定25‰為加速坡坡率值。

4.3 節(jié)能坡坡段長度的選擇

加速坡與勻速坡各長度比例組合下，出入段線牽引耗電如圖5所示。

圖5 加速坡與勻速坡在各坡長組合下行駛時牽引耗電

通過計算分析得出結(jié)論，三金潭車輛段出入段線節(jié)能坡設(shè)計中，當(dāng)加速坡坡段長度為勻速坡坡段長度2倍時，能耗最小。

4.4 三金潭車輛段出入段線節(jié)能設(shè)計結(jié)果

經(jīng)過分析研究，結(jié)合線路實際條件，三金潭車輛段出入段線節(jié)能設(shè)計結(jié)果如圖6所示。

圖6 三金潭車輛段出入段線節(jié)能坡設(shè)計結(jié)果

采用節(jié)能坡后，牽引耗電對比如表3、表4所示。

表3 出入段線非節(jié)能坡方案牽引計算結(jié)果

表4 出入段線節(jié)能坡方案牽引計算結(jié)果

采用節(jié)能坡可節(jié)約牽引耗電約30%。

5 結(jié)論

通過對三金潭車輛段出入段線節(jié)能設(shè)計研究得出如下結(jié)論：

(1)對長出入段線進(jìn)行平縱斷面設(shè)計時，可于出入段線恰當(dāng)位置假定節(jié)能坡設(shè)計終點使之與接軌站等高，滿足節(jié)能坡設(shè)計前提條件。

(2)根據(jù)線路實際情況，選定恰當(dāng)?shù)墓?jié)能坡勻速坡和加速坡坡率值。

(3)通過仿真模擬，找出加速坡與勻速坡最佳坡段組合，使能耗最省。

[1] GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范[S]

[2] GB 50091—2006鐵路車站及樞紐設(shè)計規(guī)范[S]

[3] GB 50090—2006鐵路線路設(shè)計規(guī)范[S]

Access Polyline Energy Design of Sanjintan Depot

GAO Hua

2013-11-21

高 華(1981—)，女，畢業(yè)于中南大學(xué)道路鐵道工程專業(yè)，工程師。

1672-7479(2014)01-0064-02

U212.32

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